JP4048735B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排出ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を校正するための大気学習を実施する内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子制御化された自動車では、内燃機関の排気通路に排出ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度センサを設置し、この酸素濃度センサの出力値に基づいて空燃比を制御して排気浄化用の触媒の排気浄化率を高めるようにしている。しかし、この酸素濃度センサは、製造ばらつき（個体差）や経時劣化により検出精度が低下する問題がある。
【０００３】
この問題に対して、例えば、特開昭５８−５７０５０号公報、特開平１０−２１２９９９号公報に示すように、燃料カット開始から所定時間経過後に、排気通路内が大気で満たされていると判断して、その時の酸素濃度センサの出力値（酸素濃度検出値）を大気の酸素濃度と見なして、酸素濃度センサの出力値と酸素濃度との関係を校正する大気学習を行うことが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、より精度の高い空燃比制御や更なる排気エミッション低減を実現するために、酸素濃度センサの検出精度の一層の向上が要求されるようになってきており、そのためには、より精度の高い大気学習を行う必要が生じてきている。大気学習を精度良く行うためには、大気学習時に排気通路内の酸素濃度をできる限り大気の酸素濃度に近付ける必要がある。更に、図１０に示すように、酸素濃度センサの出力値は、排気通路内の酸素濃度センサ周辺の排気圧に応じて変化するため、大気学習時に排気圧をできる限り大気圧に近付けることが望ましい。
【０００５】
上記従来の大気学習方法では、燃料カット開始から所定時間経過後に、排気通路内が大気で満たされていると判断して、大気学習を実施するようにしているが、単に燃料カットしただけでは、排気通路内の雰囲気状態がエンジン運転状態に左右されてしまい、排気通路内の酸素濃度センサ周辺の雰囲気状態が大気状態（大気の酸素濃度及び大気圧）に十分に近付いていない可能性がある。このため、従来の大気学習方法では、エンジン運転状態によっては酸素濃度センサの出力値と酸素濃度との関係を精度良く校正することができない可能性があり、酸素濃度センサの検出精度向上の要求に十分に対応することができない。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を精度良く校正することができ、酸素濃度検出手段の検出精度を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１は、排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の雰囲気状態がほぼ大気状態になっている期間に、酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を校正するための大気学習を実施する内燃機関の制御装置において、大気学習を実施するに際して、強制大気状態制御手段によって強制的に排気通路内の酸素濃度を大気の酸素濃度に近付けると共に排気圧を大気圧に近付けるように制御する。このようにすれば、大気学習の際に、排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度と排気圧を速やかに大気状態（大気の酸素濃度及び大気圧）に近付けることができ、酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を精度良く校正することができる。また、請求項１に係る発明では、排気通路から吸気通路への排出ガス環流量を強制的に増加させるようにする。これにより、大気学習の際に、排出ガス環流システム（ＥＧＲシステム）を利用して、排気圧を速やかに低下させることができる。
【００１０】
また、請求項２のように、吸入空気量を強制的に増加させると良い。また、上記目的を達成するために、本発明の請求項３は、排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の雰囲気状態がほぼ大気状態になっている期間に、酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を校正するための大気学習を実施する内燃機関の制御装置において、大気学習を実施するに際して、強制大気状態制御手段によって強制的に排気通路内の酸素濃度を大気の酸素濃度に近付けると共に排気圧を大気圧に近付けるように制御する。このようにすれば、大気学習の際に、排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度と排気圧を速やかに大気状態（大気の酸素濃度及び大気圧）に近付けることができ、酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を精度良く校正することができる。また、請求項３に係る発明では、吸入空気量を強制的に増加させる。また、請求項４のように、可変バルブタイミング調整手段により吸気バルブと排気バルブのバルブオーバーラップ量を強制的に増加させるようにしても良い。また、上記目的を達成するために、本発明の請求項５は、排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の雰囲気状態がほぼ大気状態になっている期間に、酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を校正するための大気学習を実施する内燃機関の制御装置において、大気学習を実施するに際して、強制大気状態制御手段によって強制的に排気通路内の酸素濃度を大気の酸素濃度に近付けると共に排気圧を大気圧に近付けるように制御する。このようにすれば、大気学習の際に、排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度と排気圧を速やかに大気状態（大気の酸素濃度及び大気圧）に近付けることができ、酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を精度良く校正することができる。また、請求項５に係る発明では、可変バルブタイミング調整手段により吸気バルブと排気バルブのバルブオーバーラップ量を強制的に増加させる。これらのように、内燃機関の制御のために備えられているスロットル弁（吸気絞り弁）や可変バルブタイミング調整手段を利用して、大気学習の際に、排気通路への新気導入量を速やかに増加させて排気通路内の酸素濃度を速やかに大気の酸素濃度に近付けることができる。
【００１１】
一方、請求項６に係る発明では、大気学習許可判定手段によって内燃機関の運転状態等に基づいて排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しくなったと判断したときに大気学習を許可し、その大気学習の許可期間に、予め設定した基準となる酸素濃度検出手段の出力特性に基づいて大気学習時の運転状態に対応した基準出力値を基準出力値算出手段によって算出すると共に、大気学習時の排気圧又はそれを変化させるパラメータを用いて、最終基準出力値算出手段によって基準出力値を補正して最終基準出力値を求める。そして、大気学習の許可期間に補正係数学習手段によって実際の酸素濃度検出手段の出力値と前記最終基準出力値とを比較して、該酸素濃度検出手段の出力値を補正するための補正係数を学習し、内燃機関の運転中に、出力値補正手段によって酸素濃度検出手段の出力値を前記補正係数で補正して排出ガスの酸素濃度を検出する。
【００１２】
この構成では、大気学習の許可期間に、まず、基準となる酸素濃度検出手段（例えば、製造ばらつきや経時劣化のない標準的な酸素濃度検出手段）の出力特性に基づいて大気学習時の運転状態に対応した基準出力値を求める。但し、運転状態が同じでも、排気系の圧力損失の変化や大気圧の変化によって排気圧が変化して酸素濃度検出手段の出力値が変化するため、大気学習時の排気圧又はそれを変化させるパラメータを用いて前記基準出力値を補正して最終基準出力値（大気学習時の最終的な基準出力値）を求める。
【００１３】
このようにして求めた最終基準出力値は、大気学習時に、基準となる酸素濃度検出手段（製造ばらつきや経時劣化のない標準的な酸素濃度検出手段）を用いて酸素濃度を検出した場合の出力値、つまり、大気学習時の標準的な出力値となる。従って、この最終基準出力値と大気学習時の実際の酸素濃度検出手段の出力値とを比較すれば、実際の酸素濃度検出手段の出力値を、基準となる酸素濃度検出手段（製造ばらつきや経時劣化のない標準的な酸素濃度検出手段）の出力値に補正するための補正係数を精度良く学習することができる。この大気学習終了後に、この補正係数を用いて実際の酸素濃度検出手段の出力値を補正すれば、酸素濃度検出手段の製造ばらつきや経時劣化があっても、酸素濃度検出手段の出力値から排出ガスの酸素濃度を精度良く検出することができる。
【００１４】
一般に、大気学習は、減速時等の燃料カット期間中に実施されるが、燃料カット開始当初は、燃料カット前に燃焼したガスが酸素濃度検出手段の上流側に残っているため、その燃焼ガスが排出されて新気（大気）と入れ替わるまでは、排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度に近付かない。従って、燃料カット開始から排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度に近付くまでに遅れが生じる。また、運転状態によっては、燃料カット開始後の新気の導入が遅れたり、排気通路内の酸素濃度が大気の酸素濃度に近付く前に燃料カットが終了してしまうことがある。
【００１５】
また、これらの事情を考慮して、請求項６では、燃料カット期間中に、機関回転速度、車速、変速ギア位置のうちの少なくとも１つが所定の条件を満たし、且つ燃料カット開始から所定のディレー時間が経過した後に、大気学習を許可する。このようにすれば、燃料カット期間中に、運転状態と燃料カット開始後の経過時間に基づいて、排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度に近付いているか否かを簡単且つ精度良く判定することができる。
【００１６】
この場合、燃料カット開始から排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度に近付くまでの時間（ディレー時間）は、運転状態（機関回転速度、車速、変速ギア位置）によって変化するため、このディレー時間を予め設定した固定時間とする場合は、様々な運転状態に対応できるように少し長めのディレー時間に設定する必要があるが、請求項７のように、ディレー時間を機関回転速度、車速、変速ギア位置のうちの少なくとも１つに応じて設定するようにすれば、ディレー時間を運転状態に応じて必要最小限の時間に設定することができる。これにより、例えば、ディレー時間を短く設定する運転状態であれば、燃料カットの時間が少し短くてなっても、大気学習を行うことができ、大気学習の頻度を増加させることができる。
【００１７】
また、請求項８のように、基準となる酸素濃度検出手段として、製造ばらつきの中心の特性を有する標準的な酸素濃度検出手段を用い、予め、この標準的な酸素濃度検出手段を、製造ばらつきの中心の特性を有する標準的な排気浄化手段を設けた排気通路に設置して、該排気浄化手段の目詰り等による圧力損失増加の無い状態で且つ該排気通路内を標準大気圧状態にして測定した標準的な酸素濃度検出手段の出力特性を記憶する記憶手段を設け、この記憶手段に記憶されている出力特性を用いて基準出力値を求めるようにすると良い。このようにすれば、酸素濃度検出手段の製造ばらつきや経時劣化、排気浄化手段の目詰りがあったり、大気圧が標準大気圧からずれていたとしても、常に、それらの影響を排除した基準出力値を簡単に求めることができる。また、請求項９に係る発明では、大気学習許可判定手段によって内燃機関の運転状態等に基づいて排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しくなったと判断したときに大気学習を許可し、その大気学習の許可期間に、予め設定した基準となる酸素濃度検出手段の出力特性に基づいて大気学習時の運転状態に対応した基準出力値を基準出力値算出手段によって算出すると共に、大気学習時の排気圧又はそれを変化させるパラメータを用いて、最終基準出力値算出手段によって基準出力値を補正して最終基準出力値を求める。そして、大気学習の許可期間に補正係数学習手段によって実際の酸素濃度検出手段の出力値と前記最終基準出力値とを比較して、該酸素濃度検出手段の出力値を補正するための補正係数を学習し、内燃機関の運転中に、出力値補正手段によって酸素濃度検出手段の出力値を前記補正係数で補正して排出ガスの酸素濃度を検出する。また、請求項９では、基準となる酸素濃度検出手段として、製造ばらつきの中心の特性を有する標準的な酸素濃度検出手段を用い、予め、この標準的な酸素濃度検出手段を、製造ばらつきの中心の特性を有する標準的な排気浄化手段を設けた排気通路に設置して、該排気浄化手段の目詰り等による圧力損失増加の無い状態で且つ該排気通路内を標準大気圧状態にして測定した標準的な酸素濃度検出手段の出力特性を記憶する記憶手段を設け、この記憶手段に記憶されている出力特性を用いて基準出力値を求めるようにする。このようにすれば、酸素濃度検出手段の製造ばらつきや経時劣化、排気浄化手段の目詰りがあったり、大気圧が標準大気圧からずれていたとしても、常に、それらの影響を排除した基準出力値を簡単に求めることができる。
【００１８】
更に、請求項１０のように、基準出力値の補正に用いるパラメータとして、大気学習時の大気圧及び／又は排気通路に設けられた排気浄化手段の圧力損失を用いるようにしても良い。排気浄化手段の圧力損失と大気圧は、運転状態以外で、排気圧を変化させる主要なパラメータであるため、排気浄化手段の圧力損失や大気圧を用いて基準出力値を補正すれば、排気浄化手段の目詰り等による圧力損失増加（排気圧上昇）や大気圧の変化による排気圧変化の影響を考慮した最終基準出力値を精度良く求めることができる。しかも、排気圧センサを用いる必要がなく、低コスト化の要求も満たすことができる。また、請求項１１に係る発明では、大気学習許可判定手段によって内燃機関の運転状態等に基づいて排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しくなったと判断したときに大気学習を許可し、その大気学習の許可期間に、予め設定した基準となる酸素濃度検出手段の出力特性に基づいて大気学習時の運転状態に対応した基準出力値を基準出力値算出手段によって算出すると共に、大気学習時の排気圧又はそれを変化させるパラメータを用いて、最終基準出力値算出手段によって基準出力値を補正して最終基準出力値を求める。そして、大気学習の許可期間に補正係数学習手段によって実際の酸素濃度検出手段の出力値と前記最終基準出力値とを比較して、該酸素濃度検出手段の出力値を補正するための補正係数を学習し、内燃機関の運転中に、出力値補正手段によって酸素濃度検出手段の出力値を前記補正係数で補正して排出ガスの酸素濃度を検出する。請求項１１では、基準出力値の補正に用いるパラメータとして、大気学習時の大気圧及び／又は排気通路に設けられた排気浄化手段の圧力損失を用いるようにする。排気浄化手段の圧力損失と大気圧は、運転状態以外で、排気圧を変化させる主要なパラメータであるため、排気浄化手段の圧力損失や大気圧を用いて基準出力値を補正すれば、排気浄化手段の目詰り等による圧力損失増加（排気圧上昇）や大気圧の変化による排気圧変化の影響を考慮した最終基準出力値を精度良く求めることができる。しかも、排気圧センサを用いる必要がなく、低コスト化の要求も満たすことができる。
【００１９】
この場合、請求項１２のように、大気学習時の大気圧と標準大気圧（１気圧）とのずれによる排気圧変化分に相当する酸素濃度検出手段の出力値変化分及び／又は排気浄化手段の目詰り等による圧力損失増加によって生じる排気圧上昇分に相当する酸素濃度検出手段の出力値変化分を算出し、該出力値変化分によって前記基準出力値を補正して前記最終基準出力値を求めるようにしても良い。このようにすれば、大気圧による影響分と排気浄化手段の目詰り等の圧力損失増加による影響分を、酸素濃度検出手段の出力値変化分に換算することができ、それらの影響を実際の酸素濃度検出手段の出力値から排除して基準出力値を求めることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をディーゼルエンジンに適用した一実施形態を図１乃至図１０に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるディーゼルエンジン１１の吸気管１２には、スロットル弁１３が設けられ、このスロットル弁１３の下流側に、吸気温を検出する吸気温センサ１４が設けられている。また、エンジン１１の各気筒の上部には、燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁１５が取り付けられている。
【００２１】
一方、エンジン１１の排気管１６（排気通路）には、排出ガスの酸素濃度（空燃比）を検出する酸素濃度センサ１７が設けられている。この酸素濃度センサ１７は、排出ガスの酸素濃度（空燃比）に応じてセンサ素子に流れる検出電流が変化し、この検出電流に応じた電圧Ｖafが検出回路１８から出力される。これら酸素濃度センサ１７と検出回路１８とから酸素濃度検出器１９（酸素濃度検出手段）が構成されている。
【００２２】
排気管１６のうちの酸素濃度センサ１７の近傍には、排気温を検出する排気温センサ２０が設置され、この排気温センサ２０の下流側に、排気浄化手段として排出ガス中のＰＭ（粒子状物質）を捕集するＤＰＦ２１（ディーゼルパティキュレートフィルタ）が設けられている。このＤＰＦ２１には、排出ガス中のＮＯｘ、ＨＣ等を浄化する触媒も備えられている。ＤＰＦ２１のＰＭ堆積量の増加に伴ってＤＰＦ２１前後の差圧（圧力損失）が増加し、このＤＰＦ２１の前後の差圧が差圧センサ２２によって検出される。
【００２３】
また、排気管１６のうちの酸素濃度センサ１７の上流側には、ターボ過給機の排気タービン２３が設置され、この排気タービン２３と連結された吸気タービン２４が、吸気管１２のうちのスロットル弁１３の上流側に設置されている。更に、排気管１６のうちの排気タービン２３の上流側と吸気管１２のうちのスロットル弁１３の下流側との間には、排出ガスの一部を吸気側に還流させるためのＥＧＲ配管２５が接続され、このＥＧＲ配管２５の途中に排出ガス還流量（ＥＧＲ量）を制御するＥＧＲ弁２６が設けられている。
【００２４】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２７や、エンジン回転速度を検出するクランク角センサ２８が取り付けられている。また、後述するエンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２９には、大気圧を検出する大気圧センサ３０が設けられ、アクセルペダル３１の開度（アクセル開度）は、アクセルセンサ３２によって検出される。
【００２５】
上述した各種センサの出力は、ＥＣＵ２９に入力される。このＥＣＵ２９は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶手段）に記憶された燃料噴射制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁１５の燃料噴射量を制御する。
【００２６】
また、ＥＣＵ２９は、減速時等に燃料カットしたときに、ＥＧＲ弁２６とスロットル弁１３を全開（又は開弁方向）に制御して強制的に排気管１６内の状態を大気状態（大気の酸素濃度、大気圧）に近付ける強制大気状態制御を実施し、燃料カット開始後の経過時間（強制大気状態制御開始後の経過時間）が所定のディレー時間を越えた時点で、排気管１６内の酸素濃度センサ１７周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しくなったと判断して大気学習を許可し、酸素濃度検出器１９の出力値と酸素濃度との関係を校正するための大気学習を次のようにして実施する。
【００２７】
図２に示すように、ＥＣＵ２９は、大気学習の許可期間に、エンジン回転速度ＮＥと変速機のギア位置とをパラメータとする基準出力値Ｖbaseの二次元マップを検索して、大気学習時のエンジン回転速度ＮＥとギア位置（シフト位置）に対応した基準出力値Ｖbaseを求める。
【００２８】
ここで、基準出力値Ｖbaseのマップは、予め基準となる酸素濃度検出器を基準となる排気系に設置して、排気管内の雰囲気状態を標準大気圧状態（１気圧）にして測定した基準となる酸素濃度検出器の出力特性をマップ化してＥＣＵ２９のＲＯＭ（記憶手段）に記憶したものである。ここで、基準となる酸素濃度検出器としては、製造ばらつきの中心の特性を有する標準的な酸素濃度検出器を用い、基準となる排気系としては、排気管とＤＰＦ等が共に製造ばらつきの中心の特性を有し、ＤＰＦがＰＭ堆積無し（目詰り無し）の状態になっている排気系を用いる。これにより、基準となる酸素濃度検出器、つまり、製造ばらつきや経時劣化のない標準的な酸素濃度検出器の大気学習時の運転状態（排気圧）に対応した基準出力値Ｖbase（図９参照）を求める。
【００２９】
一般に、図１０に示すように、酸素濃度検出器１９の出力値は排気圧に応じて変化し、燃料カット時の排気圧は、エンジン回転速度、ギア位置によって異なるため、基準出力値Ｖbaseのマップは、エンジン回転速度に対する基準となる酸素濃度検出器の出力特性がギア位置毎に設定されている。
【００３０】
但し、運転状態が同じでも、ＤＰＦ２１のＰＭ堆積による圧力損失増加や大気圧の変化によって排気圧が変化する。そこで、ＥＣＵ２９は、大気学習の許可期間に、次のようにして大気学習時のＤＰＦ２１の圧力損失と大気圧を用いて基準出力値Ｖbaseを補正して最終基準出力値Ｖstd （大気学習時の最終的な基準出力値）を求める。
【００３１】
まず、差圧センサ２２で検出したＤＰＦ２１の大気学習時の圧力損失（差圧）ΔＰからＤＰＦ２１のＰＭ堆積無しの状態の圧力損失Ｐcat を差し引いて、ＤＰＦ２１のＰＭ堆積による圧力損失増加分（ΔＰ−Ｐcat ）を求める。このＤＰＦ２１の圧力損失増加分（ΔＰ−Ｐcat ）をパラメータとする圧力損失補正値Ｖpmのマップを検索して、大気学習時の圧力損失増加分（ΔＰ−Ｐcat ）に応じた圧力損失補正値Ｖpmを算出する。この圧力損失補正値Ｖpmは、圧力損失増加分（ΔＰ−Ｐcat ）による排気圧上昇分に相当する酸素濃度検出器１９の出力値変化分である。尚、圧力損失補正値Ｖpmのマップは、予め、ＤＰＦ２１のＰＭ堆積による圧力損失増加分（ΔＰ−Ｐcat ）と基準となる酸素濃度検出器の出力値変化分との関係を測定して、それをマップ化してＥＣＵ２９のＲＯＭに記憶したものである。
【００３２】
一方、大気圧Ｐa の影響に関しては、大気圧Ｐa をパラメータとする大気圧補正値Ｖatm のマップを検索して、大気圧センサ３０で検出した大気学習時の大気圧Ｐa に応じた大気圧補正値Ｖatm を算出する。この大気圧補正値Ｖatm は、大気学習時の大気圧Ｐa と標準大気圧（１気圧）とのずれによる排気圧変化分に相当する酸素濃度検出器１９の出力値変化分である。尚、大気圧補正値Ｖatm のマップは、予め大気圧Ｐa と基準となる酸素濃度検出器の出力値変化分との関係を測定して、それをマップ化してＥＣＵ２９のＲＯＭに記憶したものである。
【００３３】
以上のようにして、大気学習時の基準出力値Ｖbase、圧力損失補正値Ｖpm、大気圧補正値Ｖatm を算出した後、これら三者を積算して最終基準出力値Ｖstd を求める。
Ｖstd ＝Ｖbase＋Ｖpm＋Ｖatm
【００３４】
このようにして求めた最終基準出力値Ｖstd （図９参照）は、大気学習時に、基準となる酸素濃度検出器（製造ばらつきや経時劣化のない標準的な酸素濃度検出器）を用いて酸素濃度を検出した場合の出力値、つまり、大気学習時の標準的な出力値となる。
【００３５】
この後、最終基準出力値Ｖstd と実際の酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafとの比から補正係数Ｆlearn を算出する。
Ｆlearn ＝Ｖstd ／Ｖaf
【００３６】
これにより、実際の酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafを、基準となる酸素濃度検出器の出力値、つまり、製造ばらつきや経時劣化による誤差を含まない真の出力値に補正するための補正係数Ｆlearn を算出し、この補正係数Ｆlearn をＥＣＵ２９のバックアップＲＡＭ等のメモリ（書き換え可能な不揮発性メモリ）に記憶する。
【００３７】
ＥＣＵ２９は、大気学習の許可期間終了後に、次式により実際の酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafを、製造ばらつきや経時劣化による誤差を含まない真の出力値Ｖaf（真値）に変換する。
Ｖaf（真値）＝Ｖaf×Ｆlearn
【００３８】
尚、補正係数Ｆlearn を、Ｆlearn ＝Ｖaf／Ｖstd と定義した場合は、真の出力値Ｖaf（真値）を次式により算出すれば良い。
Ｖaf（真値）＝Ｖaf／Ｆlearn
以上説明した大気学習制御は、ＥＣＵ２９によって図３乃至図７の各ルーチンに従って実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。
【００３９】
［大気学習制御ベースルーチン］
図３に示す大気学習制御ベースルーチンは、ＥＣＵ２９の電源投入後（イグニッションスイッチのオン後）に実行される。本ベースルーチンでは、起動直後に１回のみステップ１００の初期化処理ルーチンを実行して、ＲＡＭの初期化、各種フラグやカウンタのリセット等の初期化処理を行った後、ステップ２００〜５００の処理を所定周期で繰り返し実行する。
【００４０】
まず、ステップ２００で、後述する図４の大気学習許可判定ルーチンを実行して、エンジン運転条件と燃料カット開始後の経過時間に基づいて、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫを、強制大気状態制御の許可を意味する「１」又は強制大気状態制御の禁止を意味する「０」にセットすると共に、大気学習許可フラグＥＸＬを、大気学習の許可を意味する「１」又は大気学習の禁止を意味する「０」にセットする。
【００４１】
この後、ステップ３００に進み、後述する図５の強制大気状態制御ルーチンを実行して、強制大気状態許可フラグＥＸＫが「１」にセットされているとき（強制大気状態制御の許可期間）に、強制大気状態制御を実施して強制的に排気管１６内の状態を大気状態（大気の酸素濃度、大気圧）に近付ける。
【００４２】
この後、ステップ４００に進み、後述する図６の大気学習ルーチンを実行して、大気学習許可フラグＥＸＬが「１」にセットされているとき（大気学習の許可期間）に、大気学習を実行して酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafと酸素濃度との関係を校正するための補正係数Ｆlearn を学習する。
【００４３】
この後、ステップ５００に進み、後述する図７の酸素濃度検出器出力補正ルーチンを実行して、大気学習許可フラグＥＸＬが「０」にリセットされているとき（大気学習の許可期間終了後）に、補正係数Ｆlearn を用いて酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafを製造ばらつきや経時劣化による誤差を含まない真の出力Ｖaf（真値）に補正する。
【００４４】
［大気学習許可判定ルーチン］
図４に示す大気学習許可判定ルーチン（図３のステップ２００）は、例えば１６ｍｓ毎に実行され、特許請求の範囲でいう大気学習許可判定手段に相当する役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、エンジン回転速度ＮＥが学習許可判定値（例えば２０００ｒｐｍ）よりも高いか否かを判定する。この学習許可判定値は、大気学習を行うのに必要な燃料カット時間を確保できる可能性のあるエンジン回転速度であり、後述する学習終了判定値（例えば１５００ｒｐｍ）よりもある程度高いエンジン回転速度に設定されている。
【００４５】
エンジン回転速度ＮＥが学習許可判定値よりも高いと判定されれば、ステップ２０２に進み、燃料噴射量Ｑが０ｍｍ3 ／ｓｔ以下であるか否かによって燃料カットされているか否かを判定する。燃料カットされていなければ、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫ、後述するカウンタＣlearn 及び大気学習許可フラグＥＸＬを全て「０」に維持する（ステップ２１０〜２１２）。
【００４６】
一方、エンジン回転速度ＮＥが学習許可判定値よりも高い運転状態で、燃料カットされていれば、ステップ２０３に進み、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫを強制大気状態制御の許可を意味する「１」にセットする。これにより、後述する図５の強制大気状態制御ルーチンによって強制大気状態制御が開始される。
【００４７】
この後、ステップ２０４に進み、燃料カット開始後（強制大気状態制御の開始後）の経過時間をカウントするカウンタＣlearn をインクリメントして、次のステップ２０５に進み、このカウンタＣlearn のカウント値が所定のディレー時間（例えば５ｓｅｃ）を越えたか否かによって、燃料カット開始後（強制大気状態制御の開始後）の経過時間が所定のディレー時間を越えたか否かを判定する。このディレー時間は、燃料カット及び強制大気状態制御を開始してから排気管１６内の酸素濃度センサ１７の周辺の雰囲気状態が大気状態（大気の酸素濃度、大気圧）に近付くまでに要する時間を確保するための時間であり、予め実験データ等に基づいて設定されている。尚、酸素濃度の変化に対する酸素濃度センサ１７の応答遅れを無視できない場合は、酸素濃度センサ１７の応答遅れもディレー時間に含めるようにすると良い。
【００４８】
燃料カット開始後（強制大気状態制御の開始後）の経過時間が所定のディレー時間に達するまでは、ステップ２１２に進み、大気学習許可フラグＥＸＬを「０」に維持する。
【００４９】
その後、燃料カット開始後（強制大気状態制御の開始後）の経過時間が所定のディレー時間を越えた時点で、ステップ２０５からステップ２０６に進み、カウンタＣlearn のオーバーフロー対策としてカウンタＣlearn の値を６ｓｅｃにセットした後、ステップ２０７に進み、排気管１６内の酸素濃度センサ１７の周辺の雰囲気状態が大気状態に近付いて排気管１６内の酸素濃度センサ１７の周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しくなっていると判断して、大気学習許可フラグＥＸＬを大気学習の許可を意味する「１」にセットする。これにより、後述する図６の大気学習ルーチンによって大気学習が開始される。
【００５０】
一方、上記ステップ２０１で、エンジン回転速度ＮＥが学習許可判定値（例えば２０００ｒｐｍ）以下と判定された場合には、ステップ２０８に進み、エンジン回転速度ＮＥが学習終了判定値（例えば１５００ｒｐｍ）まで低下したか否かを判定する。この学習終了判定値（例えば１５００ｒｐｍ）は、燃料カットを終了するエンジン回転速度（例えば１２００ｒｐｍ）よりも少し高いエンジン回転速度に設定されている。
【００５１】
このステップ２０８で、エンジン回転速度ＮＥが学習終了判定値まで低下していないと判定されれば、ステップ２０９に進み、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫが「１」にセットされていることを確認した後、ステップ２０４に進む。
【００５２】
その後、上記ステップ２０８で、エンジン回転速度ＮＥが学習終了判定値以下に低下したと判定された時点で、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫ、カウンタＣlearn 、大気学習許可フラグＥＸＬを全て「０」にリセットする（ステップ２１０〜２１２）。
【００５３】
［強制大気状態制御ルーチン］
図５に示す強制大気状態制御ルーチン（図３のステップ３００）は、例えば８ｍｓ毎に実行され、特許請求の範囲でいう強制大気状態制御手段に相当する役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫが強制大気状態制御の許可を意味する「１」にセットされているか否かを判定し、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫ＝１と判定されれば、ステップ３０２以降の強制大気状態制御を次のようにして実施する。
【００５４】
まず、ステップ３０２で、ＥＧＲ弁２６を強制的に全開（又は開弁方向）に制御してＥＧＲ量を増加させる。これにより、排気管１６内の圧力（排気圧）を強制的に低下させて、速やかに排気圧を大気圧に近付けると共に、シリンダ内の掃気効率を上げる。そして、次のステップ３０３で、スロットル弁１３を強制的に全開（又は開弁方向）に制御して、強制的に新気導入量を増加させて、速やかに排気管１６内の酸素濃度を大気の酸素濃度に近付ける。
【００５５】
その後、上記ステップ３０１で、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫ＝０と判定されたときに、ＥＧＲ弁２６とスロットル弁１３を通常制御に戻す（ステップ３０４、３０５）。
【００５６】
［大気学習ルーチン］
図６に示す大気学習ルーチン（図３のステップ４００）は、例えば５００ｍｓ毎に実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ４０１で、大気学習許可フラグＥＸＬ＝１が大気学習の許可を意味する「１」にセットされているか否かを判定し、大気学習許可フラグＥＸＬ＝１と判定されれば、ステップ４０２以降の大気学習を次のようにして実施する。
【００５７】
まず、ステップ４０２で、エンジン回転速度ＮＥと変速機のギア位置（シフト位置）を読み込んだ後、ステップ４０３に進み、現在のエンジン回転速度ＮＥとギア位置に応じた基準出力値Ｖbaseをマップにより算出する。このステップ４０２の処理が特許請求の範囲でいう基準出力値算出手段に相当する役割を果たす。
【００５８】
この後、ステップ４０４に進み、現在のＤＰＦ２１のＰＭ堆積による圧力損失増加分（ΔＰ−Ｐcat ）に応じた圧力損失補正値Ｖpmをマップにより算出した後、ステップ４０５に進み、現在の大気圧Ｐa に応じた大気圧補正値Ｖatm をマップにより算出する。そして、次のステップ４０６で、基準出力値Ｖbaseに圧力損失補正値Ｖpmと大気圧補正値Ｖatm を加算して最終基準出力値Ｖstd （大気学習時の標準的な出力値）を求める。
Ｖstd ＝Ｖbase＋Ｖpm＋Ｖatm
このステップ４０６の処理が特許請求の範囲でいう最終基準出力値算出手段に相当する役割を果たす。
【００５９】
そして、次のステップ４０７で、酸素濃度検出器１９の実出力値Ｖafを読み込んだ後、ステップ４０８に進み、最終基準出力値Ｖstd と現在の酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafとの比から補正係数Ｆlearn を算出する。
Ｆlearn ＝Ｖstd ／Ｖaf
【００６０】
この後、ステップ４０９に進み、今回算出した補正係数Ｆlearn と前回算出した補正係数Ｆlearn (i-1) との平均値を算出する。
Ｆlearn ＝｛Ｆlearn ＋Ｆlearn (i-1) ｝／２
【００６１】
この後、ステップ４１０に進み、ＥＣＵ２９のバックアップＲＡＭに記憶している前回の補正係数Ｆlearn (i-1) の記憶値を、上記ステップ４０９で平均化した今回の補正係数Ｆlearn で更新する。これらステップ４０８〜４１０の処理が特許請求の範囲でいう補正係数学習手段に相当する役割を果たす。
【００６２】
以上説明したステップ４０１〜４１０の処理を、大気学習許可フラグＥＸＬが「０」にリセットされるまで５００ｍｓ毎に繰り返し実行して補正係数Ｆlearn を学習する。このようにして学習した補正係数Ｆlearn は、ＥＣＵ２９のバックアップＲＡＭ（書き換え可能な不揮発性メモリ）に記憶され、エンジン停止後（イグニッションスイッチのオフ後）も補正係数Ｆlearn の学習値の記憶が保持される。
【００６３】
［酸素濃度検出器出力補正ルーチン］
図７に示す酸素濃度検出器出力補正ルーチン（図３のステップ５００）は、酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafの読み込みタイミング毎（例えば２０℃Ａ毎）に実行され、特許請求の範囲でいう出力値補正手段に相当する役割を果たす。
【００６４】
本ルーチンが起動されると、まず、ステップ５０１で、大気学習許可フラグＥＸＬが大気学習禁止を意味する「０」であるか否かを判定し、もし、大気学習許可フラグＥＸＬ＝１（大気学習許可）と判定されれば、そのまま本ルーチンを終了する。
【００６５】
その後、大気学習許可フラグＥＸＬ＝０と判定されたとき、つまり、大気学習の許可期間の終了後にステップ５０２に進み、酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafを読み込んだ後、ステップ５０３に進み、酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafに補正係数Ｆlearn を乗算して、酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafを、製造ばらつきや経時劣化による誤差を含まない真の出力値Ｖaf（真値）に変換する。
Ｖaf（真値）＝Ｖaf×Ｆlearn
【００６６】
尚、エンジン始動後、１回目の大気学習を行う前は、前回のエンジン運転中に学習した補正係数Ｆlearn をＥＣＵ２９のバックアップＲＡＭから読み込んで、この補正係数Ｆlearn を用いて真の出力値Ｖaf（真値）を算出する。
そして、次のステップ５０４で、真の値出力Ｖaf（真値）を酸素濃度に物理値変換する。
【００６７】
以上説明した大気学習制御の実行例を図８のタイムチャートに基づいて説明する。エンジン回転速度ＮＥが学習許可判定値（例えば２０００ｒｐｍ）よりも高い運転状態で、燃料カットされた時点（図８のｔ1 ）で、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫを「１」にセットする。これにより、強制大気状態制御を開始してＥＧＲ弁２６を全開（又は開弁方向）に制御して強制的に排気圧を低下させて速やかに排気管１６内を大気圧に近付けると共に、スロットル弁１３を全開（又は開弁方向）に制御して強制的に新気導入量を増加させて速やかに排気管１６内の酸素濃度を大気の酸素濃度に近付ける。
【００６８】
その後、燃料カット開始後の経過時間（強制大気状態制御開始後の経過時間）が所定のディレー時間（例えば５ｓｅｃ）を越えた時点（図８のｔ2 ）で、排気管１６内の雰囲気が大気状態に近付いて排気管１６内の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しくなり、その酸素濃度が酸素濃度検出器１９の出力値に現れていると判断して、大気学習許可フラグＥＸＬ＝１にセットする。この大気学習許可フラグＥＸＬ＝１の期間に、大気学習を実施して、基準となる酸素濃度検出器（製造ばらつきや経時劣化のない標準的な酸素濃度検出器）を用いて酸素濃度を検出した場合の最終基準出力値Ｖstd （＝Ｖbase＋Ｖpm＋Ｖatm ）を算出し、この最終基準出力値Ｖstd と現在の酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafとの比から補正係数Ｆlearn を算出して平均化する処理を５００ｍｓ毎に繰り返し実行する。
【００６９】
その後、燃料カットが終了して燃料噴射が再開され、燃料噴射量Ｑ＞０となった時点（図８のｔ3 ）で、又は燃料カットに伴ってエンジン回転速度ＮＥが学習終了判定値（例えば１５００ｒｐｍ）まで低下した時点で、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫを「０」にリセットして強制大気状態制御を終了すると共に、大気学習許可フラグＥＸＬを「０」にリセットして大気学習を終了する。
【００７０】
大気学習終了後は、補正係数Ｆlearn を用いて酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafを、製造ばらつきや経時劣化による誤差を含まない真の出力値Ｖaf（真値）に補正し、この出力値Ｖaf（真値）を酸素濃度に物理値変換する。
【００７１】
以上説明した本実施形態では、大気学習を実施するに際して、強制大気状態制御を実施して、排気管１６内の状態を強制的に大気状態（大気の酸素濃度及び大気圧）に近付けることができるようにすると共に、大気学習時の最終基準出力値Ｖstd と実際の酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafとの比から補正係数Ｆlearn を学習することによって、酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafを、基準となる酸素濃度検出器の出力値、つまり、製造ばらつきや経時劣化による誤差を含まない真の出力値Ｖaf（真値）に補正するようにしたので、酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafと酸素濃度との関係を精度良く校正することができ、酸素濃度検出器１９の酸素濃度検出精度を向上させることができる。
【００７２】
更に、本実施形態では、エンジン回転速度が学習許可判定値（例えば２０００ｒｐｍ）よりも高い運転状態で燃料カットされたときに、大気学習を許可するようにしたので、燃料カット時間が大気学習を行う時間を確保できると推定されるエンジン回転速度で燃料カットされたときのみに、大気学習を開始することができる。
【００７３】
尚、エンジン回転速度に代えて、車速又はギア位置が所定の条件を満たした燃料カット期間に大気学習を許可するようにしても良い。或は、エンジン回転速度、車速、ギア位置のうちの２つ又は３つが、所定の条件を満たした燃料カット期間に大気学習を許可するようにしても良い。
【００７４】
また、本実施形態では、予め基準となる酸素濃度検出器を、基準となる排気系に設置して標準大気圧の条件で測定した基準となる酸素濃度検出器の出力特性をマップ化してＥＣＵ２９のＲＯＭに記憶しておき、大気学習の許可期間に、このマップを検索して、大気学習時の運転状態（エンジン回転速度ＮＥとギア位置）に対応した基準出力値Ｖbaseを求めるようにしたので、大気学習時に、運転状態に対応した基準出力値Ｖbaseを簡単に算出することができる。
【００７５】
更に、本実施形態では、運転状態以外で、排気圧を変化させる主要なパラメータであるＤＰＦ２１の圧力損失と大気圧を用いて大気学習時の基準出力値Ｖbaseを補正して最終基準出力値Ｖstd を求めるようにしたので、ＤＰＦ２１の目詰り等による圧力損失増加（排気圧上昇）や大気圧の変化による排気圧変化の影響を考慮した最終基準出力値Ｖstd を精度良く求めることができる。しかも、排気圧センサを用いる必要がなく、低コスト化の要求も満たすことができる。
【００７６】
しかしながら、本発明は、排気管１６に排気圧センサを設置して、排気圧センサで検出した排気圧を用いて大気学習時の基準出力値Ｖbaseを補正して最終基準出力値Ｖstd を求めるようにしても良く、この場合でも、本発明の所期の目的を十分に達成することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、大気学習時の大気圧と標準大気圧（１気圧）とのずれによる排気圧変化分に相当する酸素濃度検出器１９の出力値変化分を大気圧補正値Ｖatm として算出すると共に、ＤＰＦ２１の圧力損失増加分（ΔＰ−Ｐcat ）による排気圧上昇分に相当する酸素濃度検出器１９の出力値変化分を圧力損失補正値Ｖpmとして算出し、大気学習時の基準出力値Ｖbaseに圧力損失補正値Ｖpmと大気圧補正値Ｖatm を加算して最終基準出力値Ｖstd を求めるようにしたが、大気学習時の基準出力値Ｖbaseを補正するための補正係数のマップとして、大気学習時の大気圧（又は大気圧と標準大気圧との差圧）と、ＤＰＦ２１の圧力損失ΔＰ又は圧力損失増加分（ΔＰ−Ｐcat ）をパラメータとする二次元マップ又は数式等を実験データ等に基づいて作成してＥＣＵ２９のＲＯＭに記憶しておき、大気学習時の大気圧やＤＰＦ２１の圧力損失ΔＰに応じた補正係数を算出して、この補正係数で大気学習時の基準出力値Ｖbaseを補正して最終基準出力値Ｖstd を求めるようにしても良い。
【００７８】
また、ＤＰＦ２１の圧力損失と大気圧のいずれか一方のみに基づいて大気学習時の基準出力値Ｖbaseを補正して最終基準出力値Ｖstd を求めるようにしても良い。
【００７９】
また、本実施形態では、圧力損失補正値Ｖpmを算出する際に用いるＤＰＦ２１のＰＭ堆積無しの状態の圧力損失Ｐcat （以下「初期圧力損失Ｐcat 」という）を固定値としたが、図１１に示すように、ＤＰＦ２１の初期圧力損失Ｐcat は、排気流量に応じて変化する。そこで、排気温センサ２０で検出した排気温度と吸気温センサ１４で検出した吸気温度との温度差（吸入空気の膨脹度合いを表すパラメータ）と吸入空気量とに基づいて排気流量を推定し、図１１に示す排気流量とＤＰＦ２１の初期圧力損失Ｐcat との関係を用いて、排気流量に応じたＤＰＦ２１の初期圧力損失Ｐcat を求めるようにしても良い。このようにすれば、圧力損失補正値Ｖpmの算出精度を向上させて、大気学習時の最終基準出力値Ｖstd をより精度良く求めることができる。
【００８０】
また、本実施形態では、燃料カット開始から大気学習を許可するまでに設けるディレー時間を固定値としたが、このディレー時間をエンジン回転速度、車速、ギア位置のうちの少なくとも１つに応じて設定するようにしても良い。燃料カット開始から排気通路が大気で満たされて、その酸素濃度が酸素濃度検出値の出力値に現れるまでの時間は、エンジン回転速度、車速、ギア位置によって変化するので、ディレー時間をエンジン回転速度、車速、ギア位置に応じて設定すれば、その時の運転状態に応じた最適なディレー時間を設定することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、強制大気状態制御の実施時に、ＥＧＲ弁２６とスロットル弁１３を全開（又は開弁方向）に制御するようにしたが、吸気バルブ及び／又は排気バルブのバルブタイミングを可変する可変バルブタイミング調整機構（可変バルブタイミング調整手段）を備えたエンジンの場合には、強制大気状態制御の実施時に、ＥＧＲ弁２６とスロットル弁１３の強制開弁制御に加えて、可変バルブタイミング調整機構を吸気バルブと排気バルブのバルブオーバーラップ量を強制的に増加させるように制御しても良い。或は、強制大気状態制御の実施時に、ＥＧＲ弁２６、スロットル弁１３、可変バルブタイミング調整機構のうちの１つ又は２つのみを制御するようにしても良い。
【００８２】
その他、本発明の適用範囲はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジンに適用しても良く、また、排気浄化手段として、ＤＰＦの代わりに、三元触媒、ＮＯｘ触媒等の各種の触媒を設置しても良い等、種々変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】ＥＣＵの大気学習機能の構成を示す機能ブロック図
【図３】大気学習制御ベースルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図４】大気学習許可判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図５】強制大気状態制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図６】大気学習ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図７】酸素濃度検出器出力補正ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図８】大気学習制御の実行例を示すタイムチャート
【図９】大気学習時の基準出力値Ｖbaseと最終基準出力値Ｖstd と酸素濃度検出器の出力値Ｖafとの関係を示す図
【図１０】排気圧と酸素濃度検出器の出力比との関係を示す図
【図１１】他の実施形態を説明するための排気流量とＤＰＦの初期圧力損失との関係を示す図
【符号の説明】
１１…ディーゼルエンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１３…スロットル弁、１５…燃料噴射弁、１６…排気管（排気通路）、１７…酸素濃度センサ、１８…検出回路、１９…酸素濃度検出器（酸素濃度検出手段）、２０…排気温センサ、２１…ＤＰＦ（排気浄化手段）、２２…差圧センサ、２３…排気タービン、２４…吸気タービン、２５…ＥＧＲ配管、２６…ＥＧＲ弁、２９…ＥＣＵ（強制大気状態制御手段，大気学習許可判定手段，基準出力値算出手段，最終基準出力値算出手段，補正係数学習手段，出力値補正手段）、３０…大気圧センサ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排出ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を校正するための大気学習を実施する内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の電子制御化された自動車では、内燃機関の排気通路に排出ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度センサを設置し、この酸素濃度センサの出力値に基づいて空燃比を制御して排気浄化用の触媒の排気浄化率を高めるようにしている。しかし、この酸素濃度センサは、製造ばらつき（個体差）や経時劣化により検出精度が低下する問題がある。
【０００３】
この問題に対して、例えば、特開昭５８−５７０５０号公報、特開平１０−２１２９９９号公報に示すように、燃料カット開始から所定時間経過後に、排気通路内が大気で満たされていると判断して、その時の酸素濃度センサの出力値（酸素濃度検出値）を大気の酸素濃度と見なして、酸素濃度センサの出力値と酸素濃度との関係を校正する大気学習を行うことが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、より精度の高い空燃比制御や更なる排気エミッション低減を実現するために、酸素濃度センサの検出精度の一層の向上が要求されるようになってきており、そのためには、より精度の高い大気学習を行う必要が生じてきている。大気学習を精度良く行うためには、大気学習時に排気通路内の酸素濃度をできる限り大気の酸素濃度に近付ける必要がある。更に、図１０に示すように、酸素濃度センサの出力値は、排気通路内の酸素濃度センサ周辺の排気圧に応じて変化するため、大気学習時に排気圧をできる限り大気圧に近付けることが望ましい。
【０００５】
上記従来の大気学習方法では、燃料カット開始から所定時間経過後に、排気通路内が大気で満たされていると判断して、大気学習を実施するようにしているが、単に燃料カットしただけでは、排気通路内の雰囲気状態がエンジン運転状態に左右されてしまい、排気通路内の酸素濃度センサ周辺の雰囲気状態が大気状態（大気の酸素濃度及び大気圧）に十分に近付いていない可能性がある。このため、従来の大気学習方法では、エンジン運転状態によっては酸素濃度センサの出力値と酸素濃度との関係を精度良く校正することができない可能性があり、酸素濃度センサの検出精度向上の要求に十分に対応することができない。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を精度良く校正することができ、酸素濃度検出手段の検出精度を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１は、排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の雰囲気状態がほぼ大気状態になっている期間に、酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を校正するための大気学習を実施する内燃機関の制御装置において、大気学習を実施するに際して、強制大気状態制御手段によって強制的に排気通路内の酸素濃度を大気の酸素濃度に近付けると共に排気圧を大気圧に近付けるように制御する。このようにすれば、大気学習の際に、排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度と排気圧を速やかに大気状態（大気の酸素濃度及び大気圧）に近付けることができ、酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を精度良く校正することができる。また、請求項１に係る発明では、排気通路から吸気通路への排出ガス環流量を強制的に増加させるようにする。これにより、大気学習の際に、排出ガス環流システム（ＥＧＲシステム）を利用して、排気圧を速やかに低下させることができる。
【００１０】
また、請求項２のように、吸入空気量を強制的に増加させると良い。また、上記目的を達成するために、本発明の請求項３は、排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の雰囲気状態がほぼ大気状態になっている期間に、酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を校正するための大気学習を実施する内燃機関の制御装置において、大気学習を実施するに際して、強制大気状態制御手段によって強制的に排気通路内の酸素濃度を大気の酸素濃度に近付けると共に排気圧を大気圧に近付けるように制御する。このようにすれば、大気学習の際に、排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度と排気圧を速やかに大気状態（大気の酸素濃度及び大気圧）に近付けることができ、酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を精度良く校正することができる。また、請求項３に係る発明では、吸入空気量を強制的に増加させる。また、請求項４のように、可変バルブタイミング調整手段により吸気バルブと排気バルブのバルブオーバーラップ量を強制的に増加させるようにしても良い。また、上記目的を達成するために、本発明の請求項５は、排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の雰囲気状態がほぼ大気状態になっている期間に、酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を校正するための大気学習を実施する内燃機関の制御装置において、大気学習を実施するに際して、強制大気状態制御手段によって強制的に排気通路内の酸素濃度を大気の酸素濃度に近付けると共に排気圧を大気圧に近付けるように制御する。このようにすれば、大気学習の際に、排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度と排気圧を速やかに大気状態（大気の酸素濃度及び大気圧）に近付けることができ、酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を精度良く校正することができる。また、請求項５に係る発明では、可変バルブタイミング調整手段により吸気バルブと排気バルブのバルブオーバーラップ量を強制的に増加させる。これらのように、内燃機関の制御のために備えられているスロットル弁（吸気絞り弁）や可変バルブタイミング調整手段を利用して、大気学習の際に、排気通路への新気導入量を速やかに増加させて排気通路内の酸素濃度を速やかに大気の酸素濃度に近付けることができる。
【００１１】
一方、請求項６に係る発明では、大気学習許可判定手段によって内燃機関の運転状態等に基づいて排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しくなったと判断したときに大気学習を許可し、その大気学習の許可期間に、予め設定した基準となる酸素濃度検出手段の出力特性に基づいて大気学習時の運転状態に対応した基準出力値を基準出力値算出手段によって算出すると共に、大気学習時の排気圧又はそれを変化させるパラメータを用いて、最終基準出力値算出手段によって基準出力値を補正して最終基準出力値を求める。そして、大気学習の許可期間に補正係数学習手段によって実際の酸素濃度検出手段の出力値と前記最終基準出力値とを比較して、該酸素濃度検出手段の出力値を補正するための補正係数を学習し、内燃機関の運転中に、出力値補正手段によって酸素濃度検出手段の出力値を前記補正係数で補正して排出ガスの酸素濃度を検出する。
【００１２】
この構成では、大気学習の許可期間に、まず、基準となる酸素濃度検出手段（例えば、製造ばらつきや経時劣化のない標準的な酸素濃度検出手段）の出力特性に基づいて大気学習時の運転状態に対応した基準出力値を求める。但し、運転状態が同じでも、排気系の圧力損失の変化や大気圧の変化によって排気圧が変化して酸素濃度検出手段の出力値が変化するため、大気学習時の排気圧又はそれを変化させるパラメータを用いて前記基準出力値を補正して最終基準出力値（大気学習時の最終的な基準出力値）を求める。
【００１３】
このようにして求めた最終基準出力値は、大気学習時に、基準となる酸素濃度検出手段（製造ばらつきや経時劣化のない標準的な酸素濃度検出手段）を用いて酸素濃度を検出した場合の出力値、つまり、大気学習時の標準的な出力値となる。従って、この最終基準出力値と大気学習時の実際の酸素濃度検出手段の出力値とを比較すれば、実際の酸素濃度検出手段の出力値を、基準となる酸素濃度検出手段（製造ばらつきや経時劣化のない標準的な酸素濃度検出手段）の出力値に補正するための補正係数を精度良く学習することができる。この大気学習終了後に、この補正係数を用いて実際の酸素濃度検出手段の出力値を補正すれば、酸素濃度検出手段の製造ばらつきや経時劣化があっても、酸素濃度検出手段の出力値から排出ガスの酸素濃度を精度良く検出することができる。
【００１４】
一般に、大気学習は、減速時等の燃料カット期間中に実施されるが、燃料カット開始当初は、燃料カット前に燃焼したガスが酸素濃度検出手段の上流側に残っているため、その燃焼ガスが排出されて新気（大気）と入れ替わるまでは、排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度に近付かない。従って、燃料カット開始から排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度に近付くまでに遅れが生じる。また、運転状態によっては、燃料カット開始後の新気の導入が遅れたり、排気通路内の酸素濃度が大気の酸素濃度に近付く前に燃料カットが終了してしまうことがある。
【００１５】
また、これらの事情を考慮して、請求項６では、燃料カット期間中に、機関回転速度、車速、変速ギア位置のうちの少なくとも１つが所定の条件を満たし、且つ燃料カット開始から所定のディレー時間が経過した後に、大気学習を許可する。このようにすれば、燃料カット期間中に、運転状態と燃料カット開始後の経過時間に基づいて、排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度に近付いているか否かを簡単且つ精度良く判定することができる。
【００１６】
この場合、燃料カット開始から排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度に近付くまでの時間（ディレー時間）は、運転状態（機関回転速度、車速、変速ギア位置）によって変化するため、このディレー時間を予め設定した固定時間とする場合は、様々な運転状態に対応できるように少し長めのディレー時間に設定する必要があるが、請求項７のように、ディレー時間を機関回転速度、車速、変速ギア位置のうちの少なくとも１つに応じて設定するようにすれば、ディレー時間を運転状態に応じて必要最小限の時間に設定することができる。これにより、例えば、ディレー時間を短く設定する運転状態であれば、燃料カットの時間が少し短くてなっても、大気学習を行うことができ、大気学習の頻度を増加させることができる。
【００１７】
また、請求項８のように、基準となる酸素濃度検出手段として、製造ばらつきの中心の特性を有する標準的な酸素濃度検出手段を用い、予め、この標準的な酸素濃度検出手段を、製造ばらつきの中心の特性を有する標準的な排気浄化手段を設けた排気通路に設置して、該排気浄化手段の目詰り等による圧力損失増加の無い状態で且つ該排気通路内を標準大気圧状態にして測定した標準的な酸素濃度検出手段の出力特性を記憶する記憶手段を設け、この記憶手段に記憶されている出力特性を用いて基準出力値を求めるようにすると良い。このようにすれば、酸素濃度検出手段の製造ばらつきや経時劣化、排気浄化手段の目詰りがあったり、大気圧が標準大気圧からずれていたとしても、常に、それらの影響を排除した基準出力値を簡単に求めることができる。また、請求項９に係る発明では、大気学習許可判定手段によって内燃機関の運転状態等に基づいて排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しくなったと判断したときに大気学習を許可し、その大気学習の許可期間に、予め設定した基準となる酸素濃度検出手段の出力特性に基づいて大気学習時の運転状態に対応した基準出力値を基準出力値算出手段によって算出すると共に、大気学習時の排気圧又はそれを変化させるパラメータを用いて、最終基準出力値算出手段によって基準出力値を補正して最終基準出力値を求める。そして、大気学習の許可期間に補正係数学習手段によって実際の酸素濃度検出手段の出力値と前記最終基準出力値とを比較して、該酸素濃度検出手段の出力値を補正するための補正係数を学習し、内燃機関の運転中に、出力値補正手段によって酸素濃度検出手段の出力値を前記補正係数で補正して排出ガスの酸素濃度を検出する。また、請求項９では、基準となる酸素濃度検出手段として、製造ばらつきの中心の特性を有する標準的な酸素濃度検出手段を用い、予め、この標準的な酸素濃度検出手段を、製造ばらつきの中心の特性を有する標準的な排気浄化手段を設けた排気通路に設置して、該排気浄化手段の目詰り等による圧力損失増加の無い状態で且つ該排気通路内を標準大気圧状態にして測定した標準的な酸素濃度検出手段の出力特性を記憶する記憶手段を設け、この記憶手段に記憶されている出力特性を用いて基準出力値を求めるようにする。このようにすれば、酸素濃度検出手段の製造ばらつきや経時劣化、排気浄化手段の目詰りがあったり、大気圧が標準大気圧からずれていたとしても、常に、それらの影響を排除した基準出力値を簡単に求めることができる。
【００１８】
更に、請求項１０のように、基準出力値の補正に用いるパラメータとして、大気学習時の大気圧及び／又は排気通路に設けられた排気浄化手段の圧力損失を用いるようにしても良い。排気浄化手段の圧力損失と大気圧は、運転状態以外で、排気圧を変化させる主要なパラメータであるため、排気浄化手段の圧力損失や大気圧を用いて基準出力値を補正すれば、排気浄化手段の目詰り等による圧力損失増加（排気圧上昇）や大気圧の変化による排気圧変化の影響を考慮した最終基準出力値を精度良く求めることができる。しかも、排気圧センサを用いる必要がなく、低コスト化の要求も満たすことができる。また、請求項１１に係る発明では、大気学習許可判定手段によって内燃機関の運転状態等に基づいて排気通路内の酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しくなったと判断したときに大気学習を許可し、その大気学習の許可期間に、予め設定した基準となる酸素濃度検出手段の出力特性に基づいて大気学習時の運転状態に対応した基準出力値を基準出力値算出手段によって算出すると共に、大気学習時の排気圧又はそれを変化させるパラメータを用いて、最終基準出力値算出手段によって基準出力値を補正して最終基準出力値を求める。そして、大気学習の許可期間に補正係数学習手段によって実際の酸素濃度検出手段の出力値と前記最終基準出力値とを比較して、該酸素濃度検出手段の出力値を補正するための補正係数を学習し、内燃機関の運転中に、出力値補正手段によって酸素濃度検出手段の出力値を前記補正係数で補正して排出ガスの酸素濃度を検出する。請求項１１では、基準出力値の補正に用いるパラメータとして、大気学習時の大気圧及び／又は排気通路に設けられた排気浄化手段の圧力損失を用いるようにする。排気浄化手段の圧力損失と大気圧は、運転状態以外で、排気圧を変化させる主要なパラメータであるため、排気浄化手段の圧力損失や大気圧を用いて基準出力値を補正すれば、排気浄化手段の目詰り等による圧力損失増加（排気圧上昇）や大気圧の変化による排気圧変化の影響を考慮した最終基準出力値を精度良く求めることができる。しかも、排気圧センサを用いる必要がなく、低コスト化の要求も満たすことができる。
【００１９】
この場合、請求項１２のように、大気学習時の大気圧と標準大気圧（１気圧）とのずれによる排気圧変化分に相当する酸素濃度検出手段の出力値変化分及び／又は排気浄化手段の目詰り等による圧力損失増加によって生じる排気圧上昇分に相当する酸素濃度検出手段の出力値変化分を算出し、該出力値変化分によって前記基準出力値を補正して前記最終基準出力値を求めるようにしても良い。このようにすれば、大気圧による影響分と排気浄化手段の目詰り等の圧力損失増加による影響分を、酸素濃度検出手段の出力値変化分に換算することができ、それらの影響を実際の酸素濃度検出手段の出力値から排除して基準出力値を求めることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をディーゼルエンジンに適用した一実施形態を図１乃至図１０に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるディーゼルエンジン１１の吸気管１２には、スロットル弁１３が設けられ、このスロットル弁１３の下流側に、吸気温を検出する吸気温センサ１４が設けられている。また、エンジン１１の各気筒の上部には、燃料を筒内に直接噴射する燃料噴射弁１５が取り付けられている。
【００２１】
一方、エンジン１１の排気管１６（排気通路）には、排出ガスの酸素濃度（空燃比）を検出する酸素濃度センサ１７が設けられている。この酸素濃度センサ１７は、排出ガスの酸素濃度（空燃比）に応じてセンサ素子に流れる検出電流が変化し、この検出電流に応じた電圧Ｖafが検出回路１８から出力される。これら酸素濃度センサ１７と検出回路１８とから酸素濃度検出器１９（酸素濃度検出手段）が構成されている。
【００２２】
排気管１６のうちの酸素濃度センサ１７の近傍には、排気温を検出する排気温センサ２０が設置され、この排気温センサ２０の下流側に、排気浄化手段として排出ガス中のＰＭ（粒子状物質）を捕集するＤＰＦ２１（ディーゼルパティキュレートフィルタ）が設けられている。このＤＰＦ２１には、排出ガス中のＮＯｘ、ＨＣ等を浄化する触媒も備えられている。ＤＰＦ２１のＰＭ堆積量の増加に伴ってＤＰＦ２１前後の差圧（圧力損失）が増加し、このＤＰＦ２１の前後の差圧が差圧センサ２２によって検出される。
【００２３】
また、排気管１６のうちの酸素濃度センサ１７の上流側には、ターボ過給機の排気タービン２３が設置され、この排気タービン２３と連結された吸気タービン２４が、吸気管１２のうちのスロットル弁１３の上流側に設置されている。更に、排気管１６のうちの排気タービン２３の上流側と吸気管１２のうちのスロットル弁１３の下流側との間には、排出ガスの一部を吸気側に還流させるためのＥＧＲ配管２５が接続され、このＥＧＲ配管２５の途中に排出ガス還流量（ＥＧＲ量）を制御するＥＧＲ弁２６が設けられている。
【００２４】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２７や、エンジン回転速度を検出するクランク角センサ２８が取り付けられている。また、後述するエンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２９には、大気圧を検出する大気圧センサ３０が設けられ、アクセルペダル３１の開度（アクセル開度）は、アクセルセンサ３２によって検出される。
【００２５】
上述した各種センサの出力は、ＥＣＵ２９に入力される。このＥＣＵ２９は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶手段）に記憶された燃料噴射制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁１５の燃料噴射量を制御する。
【００２６】
また、ＥＣＵ２９は、減速時等に燃料カットしたときに、ＥＧＲ弁２６とスロットル弁１３を全開（又は開弁方向）に制御して強制的に排気管１６内の状態を大気状態（大気の酸素濃度、大気圧）に近付ける強制大気状態制御を実施し、燃料カット開始後の経過時間（強制大気状態制御開始後の経過時間）が所定のディレー時間を越えた時点で、排気管１６内の酸素濃度センサ１７周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しくなったと判断して大気学習を許可し、酸素濃度検出器１９の出力値と酸素濃度との関係を校正するための大気学習を次のようにして実施する。
【００２７】
図２に示すように、ＥＣＵ２９は、大気学習の許可期間に、エンジン回転速度ＮＥと変速機のギア位置とをパラメータとする基準出力値Ｖbaseの二次元マップを検索して、大気学習時のエンジン回転速度ＮＥとギア位置（シフト位置）に対応した基準出力値Ｖbaseを求める。
【００２８】
ここで、基準出力値Ｖbaseのマップは、予め基準となる酸素濃度検出器を基準となる排気系に設置して、排気管内の雰囲気状態を標準大気圧状態（１気圧）にして測定した基準となる酸素濃度検出器の出力特性をマップ化してＥＣＵ２９のＲＯＭ（記憶手段）に記憶したものである。ここで、基準となる酸素濃度検出器としては、製造ばらつきの中心の特性を有する標準的な酸素濃度検出器を用い、基準となる排気系としては、排気管とＤＰＦ等が共に製造ばらつきの中心の特性を有し、ＤＰＦがＰＭ堆積無し（目詰り無し）の状態になっている排気系を用いる。これにより、基準となる酸素濃度検出器、つまり、製造ばらつきや経時劣化のない標準的な酸素濃度検出器の大気学習時の運転状態（排気圧）に対応した基準出力値Ｖbase（図９参照）を求める。
【００２９】
一般に、図１０に示すように、酸素濃度検出器１９の出力値は排気圧に応じて変化し、燃料カット時の排気圧は、エンジン回転速度、ギア位置によって異なるため、基準出力値Ｖbaseのマップは、エンジン回転速度に対する基準となる酸素濃度検出器の出力特性がギア位置毎に設定されている。
【００３０】
但し、運転状態が同じでも、ＤＰＦ２１のＰＭ堆積による圧力損失増加や大気圧の変化によって排気圧が変化する。そこで、ＥＣＵ２９は、大気学習の許可期間に、次のようにして大気学習時のＤＰＦ２１の圧力損失と大気圧を用いて基準出力値Ｖbaseを補正して最終基準出力値Ｖstd （大気学習時の最終的な基準出力値）を求める。
【００３１】
まず、差圧センサ２２で検出したＤＰＦ２１の大気学習時の圧力損失（差圧）ΔＰからＤＰＦ２１のＰＭ堆積無しの状態の圧力損失Ｐcat を差し引いて、ＤＰＦ２１のＰＭ堆積による圧力損失増加分（ΔＰ−Ｐcat ）を求める。このＤＰＦ２１の圧力損失増加分（ΔＰ−Ｐcat ）をパラメータとする圧力損失補正値Ｖpmのマップを検索して、大気学習時の圧力損失増加分（ΔＰ−Ｐcat ）に応じた圧力損失補正値Ｖpmを算出する。この圧力損失補正値Ｖpmは、圧力損失増加分（ΔＰ−Ｐcat ）による排気圧上昇分に相当する酸素濃度検出器１９の出力値変化分である。尚、圧力損失補正値Ｖpmのマップは、予め、ＤＰＦ２１のＰＭ堆積による圧力損失増加分（ΔＰ−Ｐcat ）と基準となる酸素濃度検出器の出力値変化分との関係を測定して、それをマップ化してＥＣＵ２９のＲＯＭに記憶したものである。
【００３２】
一方、大気圧Ｐa の影響に関しては、大気圧Ｐa をパラメータとする大気圧補正値Ｖatm のマップを検索して、大気圧センサ３０で検出した大気学習時の大気圧Ｐa に応じた大気圧補正値Ｖatm を算出する。この大気圧補正値Ｖatm は、大気学習時の大気圧Ｐa と標準大気圧（１気圧）とのずれによる排気圧変化分に相当する酸素濃度検出器１９の出力値変化分である。尚、大気圧補正値Ｖatm のマップは、予め大気圧Ｐa と基準となる酸素濃度検出器の出力値変化分との関係を測定して、それをマップ化してＥＣＵ２９のＲＯＭに記憶したものである。
【００３３】
以上のようにして、大気学習時の基準出力値Ｖbase、圧力損失補正値Ｖpm、大気圧補正値Ｖatm を算出した後、これら三者を積算して最終基準出力値Ｖstd を求める。
Ｖstd ＝Ｖbase＋Ｖpm＋Ｖatm
【００３４】
このようにして求めた最終基準出力値Ｖstd （図９参照）は、大気学習時に、基準となる酸素濃度検出器（製造ばらつきや経時劣化のない標準的な酸素濃度検出器）を用いて酸素濃度を検出した場合の出力値、つまり、大気学習時の標準的な出力値となる。
【００３５】
この後、最終基準出力値Ｖstd と実際の酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafとの比から補正係数Ｆlearn を算出する。
Ｆlearn ＝Ｖstd ／Ｖaf
【００３６】
これにより、実際の酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafを、基準となる酸素濃度検出器の出力値、つまり、製造ばらつきや経時劣化による誤差を含まない真の出力値に補正するための補正係数Ｆlearn を算出し、この補正係数Ｆlearn をＥＣＵ２９のバックアップＲＡＭ等のメモリ（書き換え可能な不揮発性メモリ）に記憶する。
【００３７】
ＥＣＵ２９は、大気学習の許可期間終了後に、次式により実際の酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafを、製造ばらつきや経時劣化による誤差を含まない真の出力値Ｖaf（真値）に変換する。
Ｖaf（真値）＝Ｖaf×Ｆlearn
【００３８】
尚、補正係数Ｆlearn を、Ｆlearn ＝Ｖaf／Ｖstd と定義した場合は、真の出力値Ｖaf（真値）を次式により算出すれば良い。
Ｖaf（真値）＝Ｖaf／Ｆlearn
以上説明した大気学習制御は、ＥＣＵ２９によって図３乃至図７の各ルーチンに従って実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。
【００３９】
［大気学習制御ベースルーチン］
図３に示す大気学習制御ベースルーチンは、ＥＣＵ２９の電源投入後（イグニッションスイッチのオン後）に実行される。本ベースルーチンでは、起動直後に１回のみステップ１００の初期化処理ルーチンを実行して、ＲＡＭの初期化、各種フラグやカウンタのリセット等の初期化処理を行った後、ステップ２００〜５００の処理を所定周期で繰り返し実行する。
【００４０】
まず、ステップ２００で、後述する図４の大気学習許可判定ルーチンを実行して、エンジン運転条件と燃料カット開始後の経過時間に基づいて、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫを、強制大気状態制御の許可を意味する「１」又は強制大気状態制御の禁止を意味する「０」にセットすると共に、大気学習許可フラグＥＸＬを、大気学習の許可を意味する「１」又は大気学習の禁止を意味する「０」にセットする。
【００４１】
この後、ステップ３００に進み、後述する図５の強制大気状態制御ルーチンを実行して、強制大気状態許可フラグＥＸＫが「１」にセットされているとき（強制大気状態制御の許可期間）に、強制大気状態制御を実施して強制的に排気管１６内の状態を大気状態（大気の酸素濃度、大気圧）に近付ける。
【００４２】
この後、ステップ４００に進み、後述する図６の大気学習ルーチンを実行して、大気学習許可フラグＥＸＬが「１」にセットされているとき（大気学習の許可期間）に、大気学習を実行して酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafと酸素濃度との関係を校正するための補正係数Ｆlearn を学習する。
【００４３】
この後、ステップ５００に進み、後述する図７の酸素濃度検出器出力補正ルーチンを実行して、大気学習許可フラグＥＸＬが「０」にリセットされているとき（大気学習の許可期間終了後）に、補正係数Ｆlearn を用いて酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafを製造ばらつきや経時劣化による誤差を含まない真の出力Ｖaf（真値）に補正する。
【００４４】
［大気学習許可判定ルーチン］
図４に示す大気学習許可判定ルーチン（図３のステップ２００）は、例えば１６ｍｓ毎に実行され、特許請求の範囲でいう大気学習許可判定手段に相当する役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、エンジン回転速度ＮＥが学習許可判定値（例えば２０００ｒｐｍ）よりも高いか否かを判定する。この学習許可判定値は、大気学習を行うのに必要な燃料カット時間を確保できる可能性のあるエンジン回転速度であり、後述する学習終了判定値（例えば１５００ｒｐｍ）よりもある程度高いエンジン回転速度に設定されている。
【００４５】
エンジン回転速度ＮＥが学習許可判定値よりも高いと判定されれば、ステップ２０２に進み、燃料噴射量Ｑが０ｍｍ3 ／ｓｔ以下であるか否かによって燃料カットされているか否かを判定する。燃料カットされていなければ、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫ、後述するカウンタＣlearn 及び大気学習許可フラグＥＸＬを全て「０」に維持する（ステップ２１０〜２１２）。
【００４６】
一方、エンジン回転速度ＮＥが学習許可判定値よりも高い運転状態で、燃料カットされていれば、ステップ２０３に進み、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫを強制大気状態制御の許可を意味する「１」にセットする。これにより、後述する図５の強制大気状態制御ルーチンによって強制大気状態制御が開始される。
【００４７】
この後、ステップ２０４に進み、燃料カット開始後（強制大気状態制御の開始後）の経過時間をカウントするカウンタＣlearn をインクリメントして、次のステップ２０５に進み、このカウンタＣlearn のカウント値が所定のディレー時間（例えば５ｓｅｃ）を越えたか否かによって、燃料カット開始後（強制大気状態制御の開始後）の経過時間が所定のディレー時間を越えたか否かを判定する。このディレー時間は、燃料カット及び強制大気状態制御を開始してから排気管１６内の酸素濃度センサ１７の周辺の雰囲気状態が大気状態（大気の酸素濃度、大気圧）に近付くまでに要する時間を確保するための時間であり、予め実験データ等に基づいて設定されている。尚、酸素濃度の変化に対する酸素濃度センサ１７の応答遅れを無視できない場合は、酸素濃度センサ１７の応答遅れもディレー時間に含めるようにすると良い。
【００４８】
燃料カット開始後（強制大気状態制御の開始後）の経過時間が所定のディレー時間に達するまでは、ステップ２１２に進み、大気学習許可フラグＥＸＬを「０」に維持する。
【００４９】
その後、燃料カット開始後（強制大気状態制御の開始後）の経過時間が所定のディレー時間を越えた時点で、ステップ２０５からステップ２０６に進み、カウンタＣlearn のオーバーフロー対策としてカウンタＣlearn の値を６ｓｅｃにセットした後、ステップ２０７に進み、排気管１６内の酸素濃度センサ１７の周辺の雰囲気状態が大気状態に近付いて排気管１６内の酸素濃度センサ１７の周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しくなっていると判断して、大気学習許可フラグＥＸＬを大気学習の許可を意味する「１」にセットする。これにより、後述する図６の大気学習ルーチンによって大気学習が開始される。
【００５０】
一方、上記ステップ２０１で、エンジン回転速度ＮＥが学習許可判定値（例えば２０００ｒｐｍ）以下と判定された場合には、ステップ２０８に進み、エンジン回転速度ＮＥが学習終了判定値（例えば１５００ｒｐｍ）まで低下したか否かを判定する。この学習終了判定値（例えば１５００ｒｐｍ）は、燃料カットを終了するエンジン回転速度（例えば１２００ｒｐｍ）よりも少し高いエンジン回転速度に設定されている。
【００５１】
このステップ２０８で、エンジン回転速度ＮＥが学習終了判定値まで低下していないと判定されれば、ステップ２０９に進み、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫが「１」にセットされていることを確認した後、ステップ２０４に進む。
【００５２】
その後、上記ステップ２０８で、エンジン回転速度ＮＥが学習終了判定値以下に低下したと判定された時点で、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫ、カウンタＣlearn 、大気学習許可フラグＥＸＬを全て「０」にリセットする（ステップ２１０〜２１２）。
【００５３】
［強制大気状態制御ルーチン］
図５に示す強制大気状態制御ルーチン（図３のステップ３００）は、例えば８ｍｓ毎に実行され、特許請求の範囲でいう強制大気状態制御手段に相当する役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫが強制大気状態制御の許可を意味する「１」にセットされているか否かを判定し、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫ＝１と判定されれば、ステップ３０２以降の強制大気状態制御を次のようにして実施する。
【００５４】
まず、ステップ３０２で、ＥＧＲ弁２６を強制的に全開（又は開弁方向）に制御してＥＧＲ量を増加させる。これにより、排気管１６内の圧力（排気圧）を強制的に低下させて、速やかに排気圧を大気圧に近付けると共に、シリンダ内の掃気効率を上げる。そして、次のステップ３０３で、スロットル弁１３を強制的に全開（又は開弁方向）に制御して、強制的に新気導入量を増加させて、速やかに排気管１６内の酸素濃度を大気の酸素濃度に近付ける。
【００５５】
その後、上記ステップ３０１で、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫ＝０と判定されたときに、ＥＧＲ弁２６とスロットル弁１３を通常制御に戻す（ステップ３０４、３０５）。
【００５６】
［大気学習ルーチン］
図６に示す大気学習ルーチン（図３のステップ４００）は、例えば５００ｍｓ毎に実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ４０１で、大気学習許可フラグＥＸＬ＝１が大気学習の許可を意味する「１」にセットされているか否かを判定し、大気学習許可フラグＥＸＬ＝１と判定されれば、ステップ４０２以降の大気学習を次のようにして実施する。
【００５７】
まず、ステップ４０２で、エンジン回転速度ＮＥと変速機のギア位置（シフト位置）を読み込んだ後、ステップ４０３に進み、現在のエンジン回転速度ＮＥとギア位置に応じた基準出力値Ｖbaseをマップにより算出する。このステップ４０２の処理が特許請求の範囲でいう基準出力値算出手段に相当する役割を果たす。
【００５８】
この後、ステップ４０４に進み、現在のＤＰＦ２１のＰＭ堆積による圧力損失増加分（ΔＰ−Ｐcat ）に応じた圧力損失補正値Ｖpmをマップにより算出した後、ステップ４０５に進み、現在の大気圧Ｐa に応じた大気圧補正値Ｖatm をマップにより算出する。そして、次のステップ４０６で、基準出力値Ｖbaseに圧力損失補正値Ｖpmと大気圧補正値Ｖatm を加算して最終基準出力値Ｖstd （大気学習時の標準的な出力値）を求める。
Ｖstd ＝Ｖbase＋Ｖpm＋Ｖatm
このステップ４０６の処理が特許請求の範囲でいう最終基準出力値算出手段に相当する役割を果たす。
【００５９】
そして、次のステップ４０７で、酸素濃度検出器１９の実出力値Ｖafを読み込んだ後、ステップ４０８に進み、最終基準出力値Ｖstd と現在の酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafとの比から補正係数Ｆlearn を算出する。
Ｆlearn ＝Ｖstd ／Ｖaf
【００６０】
この後、ステップ４０９に進み、今回算出した補正係数Ｆlearn と前回算出した補正係数Ｆlearn (i-1) との平均値を算出する。
Ｆlearn ＝｛Ｆlearn ＋Ｆlearn (i-1) ｝／２
【００６１】
この後、ステップ４１０に進み、ＥＣＵ２９のバックアップＲＡＭに記憶している前回の補正係数Ｆlearn (i-1) の記憶値を、上記ステップ４０９で平均化した今回の補正係数Ｆlearn で更新する。これらステップ４０８〜４１０の処理が特許請求の範囲でいう補正係数学習手段に相当する役割を果たす。
【００６２】
以上説明したステップ４０１〜４１０の処理を、大気学習許可フラグＥＸＬが「０」にリセットされるまで５００ｍｓ毎に繰り返し実行して補正係数Ｆlearn を学習する。このようにして学習した補正係数Ｆlearn は、ＥＣＵ２９のバックアップＲＡＭ（書き換え可能な不揮発性メモリ）に記憶され、エンジン停止後（イグニッションスイッチのオフ後）も補正係数Ｆlearn の学習値の記憶が保持される。
【００６３】
［酸素濃度検出器出力補正ルーチン］
図７に示す酸素濃度検出器出力補正ルーチン（図３のステップ５００）は、酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafの読み込みタイミング毎（例えば２０℃Ａ毎）に実行され、特許請求の範囲でいう出力値補正手段に相当する役割を果たす。
【００６４】
本ルーチンが起動されると、まず、ステップ５０１で、大気学習許可フラグＥＸＬが大気学習禁止を意味する「０」であるか否かを判定し、もし、大気学習許可フラグＥＸＬ＝１（大気学習許可）と判定されれば、そのまま本ルーチンを終了する。
【００６５】
その後、大気学習許可フラグＥＸＬ＝０と判定されたとき、つまり、大気学習の許可期間の終了後にステップ５０２に進み、酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafを読み込んだ後、ステップ５０３に進み、酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafに補正係数Ｆlearn を乗算して、酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafを、製造ばらつきや経時劣化による誤差を含まない真の出力値Ｖaf（真値）に変換する。
Ｖaf（真値）＝Ｖaf×Ｆlearn
【００６６】
尚、エンジン始動後、１回目の大気学習を行う前は、前回のエンジン運転中に学習した補正係数Ｆlearn をＥＣＵ２９のバックアップＲＡＭから読み込んで、この補正係数Ｆlearn を用いて真の出力値Ｖaf（真値）を算出する。
そして、次のステップ５０４で、真の値出力Ｖaf（真値）を酸素濃度に物理値変換する。
【００６７】
以上説明した大気学習制御の実行例を図８のタイムチャートに基づいて説明する。エンジン回転速度ＮＥが学習許可判定値（例えば２０００ｒｐｍ）よりも高い運転状態で、燃料カットされた時点（図８のｔ1 ）で、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫを「１」にセットする。これにより、強制大気状態制御を開始してＥＧＲ弁２６を全開（又は開弁方向）に制御して強制的に排気圧を低下させて速やかに排気管１６内を大気圧に近付けると共に、スロットル弁１３を全開（又は開弁方向）に制御して強制的に新気導入量を増加させて速やかに排気管１６内の酸素濃度を大気の酸素濃度に近付ける。
【００６８】
その後、燃料カット開始後の経過時間（強制大気状態制御開始後の経過時間）が所定のディレー時間（例えば５ｓｅｃ）を越えた時点（図８のｔ2 ）で、排気管１６内の雰囲気が大気状態に近付いて排気管１６内の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しくなり、その酸素濃度が酸素濃度検出器１９の出力値に現れていると判断して、大気学習許可フラグＥＸＬ＝１にセットする。この大気学習許可フラグＥＸＬ＝１の期間に、大気学習を実施して、基準となる酸素濃度検出器（製造ばらつきや経時劣化のない標準的な酸素濃度検出器）を用いて酸素濃度を検出した場合の最終基準出力値Ｖstd （＝Ｖbase＋Ｖpm＋Ｖatm ）を算出し、この最終基準出力値Ｖstd と現在の酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafとの比から補正係数Ｆlearn を算出して平均化する処理を５００ｍｓ毎に繰り返し実行する。
【００６９】
その後、燃料カットが終了して燃料噴射が再開され、燃料噴射量Ｑ＞０となった時点（図８のｔ3 ）で、又は燃料カットに伴ってエンジン回転速度ＮＥが学習終了判定値（例えば１５００ｒｐｍ）まで低下した時点で、強制大気状態制御許可フラグＥＸＫを「０」にリセットして強制大気状態制御を終了すると共に、大気学習許可フラグＥＸＬを「０」にリセットして大気学習を終了する。
【００７０】
大気学習終了後は、補正係数Ｆlearn を用いて酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafを、製造ばらつきや経時劣化による誤差を含まない真の出力値Ｖaf（真値）に補正し、この出力値Ｖaf（真値）を酸素濃度に物理値変換する。
【００７１】
以上説明した本実施形態では、大気学習を実施するに際して、強制大気状態制御を実施して、排気管１６内の状態を強制的に大気状態（大気の酸素濃度及び大気圧）に近付けることができるようにすると共に、大気学習時の最終基準出力値Ｖstd と実際の酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafとの比から補正係数Ｆlearn を学習することによって、酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafを、基準となる酸素濃度検出器の出力値、つまり、製造ばらつきや経時劣化による誤差を含まない真の出力値Ｖaf（真値）に補正するようにしたので、酸素濃度検出器１９の出力値Ｖafと酸素濃度との関係を精度良く校正することができ、酸素濃度検出器１９の酸素濃度検出精度を向上させることができる。
【００７２】
更に、本実施形態では、エンジン回転速度が学習許可判定値（例えば２０００ｒｐｍ）よりも高い運転状態で燃料カットされたときに、大気学習を許可するようにしたので、燃料カット時間が大気学習を行う時間を確保できると推定されるエンジン回転速度で燃料カットされたときのみに、大気学習を開始することができる。
【００７３】
尚、エンジン回転速度に代えて、車速又はギア位置が所定の条件を満たした燃料カット期間に大気学習を許可するようにしても良い。或は、エンジン回転速度、車速、ギア位置のうちの２つ又は３つが、所定の条件を満たした燃料カット期間に大気学習を許可するようにしても良い。
【００７４】
また、本実施形態では、予め基準となる酸素濃度検出器を、基準となる排気系に設置して標準大気圧の条件で測定した基準となる酸素濃度検出器の出力特性をマップ化してＥＣＵ２９のＲＯＭに記憶しておき、大気学習の許可期間に、このマップを検索して、大気学習時の運転状態（エンジン回転速度ＮＥとギア位置）に対応した基準出力値Ｖbaseを求めるようにしたので、大気学習時に、運転状態に対応した基準出力値Ｖbaseを簡単に算出することができる。
【００７５】
更に、本実施形態では、運転状態以外で、排気圧を変化させる主要なパラメータであるＤＰＦ２１の圧力損失と大気圧を用いて大気学習時の基準出力値Ｖbaseを補正して最終基準出力値Ｖstd を求めるようにしたので、ＤＰＦ２１の目詰り等による圧力損失増加（排気圧上昇）や大気圧の変化による排気圧変化の影響を考慮した最終基準出力値Ｖstd を精度良く求めることができる。しかも、排気圧センサを用いる必要がなく、低コスト化の要求も満たすことができる。
【００７６】
しかしながら、本発明は、排気管１６に排気圧センサを設置して、排気圧センサで検出した排気圧を用いて大気学習時の基準出力値Ｖbaseを補正して最終基準出力値Ｖstd を求めるようにしても良く、この場合でも、本発明の所期の目的を十分に達成することができる。
【００７７】
また、本実施形態では、大気学習時の大気圧と標準大気圧（１気圧）とのずれによる排気圧変化分に相当する酸素濃度検出器１９の出力値変化分を大気圧補正値Ｖatm として算出すると共に、ＤＰＦ２１の圧力損失増加分（ΔＰ−Ｐcat ）による排気圧上昇分に相当する酸素濃度検出器１９の出力値変化分を圧力損失補正値Ｖpmとして算出し、大気学習時の基準出力値Ｖbaseに圧力損失補正値Ｖpmと大気圧補正値Ｖatm を加算して最終基準出力値Ｖstd を求めるようにしたが、大気学習時の基準出力値Ｖbaseを補正するための補正係数のマップとして、大気学習時の大気圧（又は大気圧と標準大気圧との差圧）と、ＤＰＦ２１の圧力損失ΔＰ又は圧力損失増加分（ΔＰ−Ｐcat ）をパラメータとする二次元マップ又は数式等を実験データ等に基づいて作成してＥＣＵ２９のＲＯＭに記憶しておき、大気学習時の大気圧やＤＰＦ２１の圧力損失ΔＰに応じた補正係数を算出して、この補正係数で大気学習時の基準出力値Ｖbaseを補正して最終基準出力値Ｖstd を求めるようにしても良い。
【００７８】
また、ＤＰＦ２１の圧力損失と大気圧のいずれか一方のみに基づいて大気学習時の基準出力値Ｖbaseを補正して最終基準出力値Ｖstd を求めるようにしても良い。
【００７９】
また、本実施形態では、圧力損失補正値Ｖpmを算出する際に用いるＤＰＦ２１のＰＭ堆積無しの状態の圧力損失Ｐcat （以下「初期圧力損失Ｐcat 」という）を固定値としたが、図１１に示すように、ＤＰＦ２１の初期圧力損失Ｐcat は、排気流量に応じて変化する。そこで、排気温センサ２０で検出した排気温度と吸気温センサ１４で検出した吸気温度との温度差（吸入空気の膨脹度合いを表すパラメータ）と吸入空気量とに基づいて排気流量を推定し、図１１に示す排気流量とＤＰＦ２１の初期圧力損失Ｐcat との関係を用いて、排気流量に応じたＤＰＦ２１の初期圧力損失Ｐcat を求めるようにしても良い。このようにすれば、圧力損失補正値Ｖpmの算出精度を向上させて、大気学習時の最終基準出力値Ｖstd をより精度良く求めることができる。
【００８０】
また、本実施形態では、燃料カット開始から大気学習を許可するまでに設けるディレー時間を固定値としたが、このディレー時間をエンジン回転速度、車速、ギア位置のうちの少なくとも１つに応じて設定するようにしても良い。燃料カット開始から排気通路が大気で満たされて、その酸素濃度が酸素濃度検出値の出力値に現れるまでの時間は、エンジン回転速度、車速、ギア位置によって変化するので、ディレー時間をエンジン回転速度、車速、ギア位置に応じて設定すれば、その時の運転状態に応じた最適なディレー時間を設定することができる。
【００８１】
また、本実施形態では、強制大気状態制御の実施時に、ＥＧＲ弁２６とスロットル弁１３を全開（又は開弁方向）に制御するようにしたが、吸気バルブ及び／又は排気バルブのバルブタイミングを可変する可変バルブタイミング調整機構（可変バルブタイミング調整手段）を備えたエンジンの場合には、強制大気状態制御の実施時に、ＥＧＲ弁２６とスロットル弁１３の強制開弁制御に加えて、可変バルブタイミング調整機構を吸気バルブと排気バルブのバルブオーバーラップ量を強制的に増加させるように制御しても良い。或は、強制大気状態制御の実施時に、ＥＧＲ弁２６、スロットル弁１３、可変バルブタイミング調整機構のうちの１つ又は２つのみを制御するようにしても良い。
【００８２】
その他、本発明の適用範囲はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジンに適用しても良く、また、排気浄化手段として、ＤＰＦの代わりに、三元触媒、ＮＯｘ触媒等の各種の触媒を設置しても良い等、種々変更して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】ＥＣＵの大気学習機能の構成を示す機能ブロック図
【図３】大気学習制御ベースルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図４】大気学習許可判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図５】強制大気状態制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図６】大気学習ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図７】酸素濃度検出器出力補正ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図８】大気学習制御の実行例を示すタイムチャート
【図９】大気学習時の基準出力値Ｖbaseと最終基準出力値Ｖstd と酸素濃度検出器の出力値Ｖafとの関係を示す図
【図１０】排気圧と酸素濃度検出器の出力比との関係を示す図
【図１１】他の実施形態を説明するための排気流量とＤＰＦの初期圧力損失との関係を示す図
【符号の説明】
１１…ディーゼルエンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１３…スロットル弁、１５…燃料噴射弁、１６…排気管（排気通路）、１７…酸素濃度センサ、１８…検出回路、１９…酸素濃度検出器（酸素濃度検出手段）、２０…排気温センサ、２１…ＤＰＦ（排気浄化手段）、２２…差圧センサ、２３…排気タービン、２４…吸気タービン、２５…ＥＧＲ配管、２６…ＥＧＲ弁、２９…ＥＣＵ（強制大気状態制御手段，大気学習許可判定手段，基準出力値算出手段，最終基準出力値算出手段，補正係数学習手段，出力値補正手段）、３０…大気圧センサ。
Claims (12)
- 内燃機関の排気通路を流れる排出ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を備え、排気通路内の前記酸素濃度検出手段周辺の雰囲気状態がほぼ大気状態になっている期間に前記酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を校正するための大気学習を実施するようにした内燃機関の制御装置において、
前記大気学習を実施するに際して強制的に前記排気通路内の酸素濃度を大気の酸素濃度に近付けると共に排気圧を大気圧に近付けるように制御する強制大気状態制御手段を備え、
前記強制大気状態制御手段は、排気通路から吸気通路への排出ガス環流量を強制的に増加させることで、排気圧を強制的に低下させることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記強制大気状態制御手段は、吸入空気量を強制的に増加させることで、前記排気通路への新気導入量を強制的に増加させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
- 内燃機関の排気通路を流れる排出ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を備え、排気通路内の前記酸素濃度検出手段周辺の雰囲気状態がほぼ大気状態になっている期間に前記酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を校正するための大気学習を実施するようにした内燃機関の制御装置において、
前記大気学習を実施するに際して強制的に前記排気通路内の酸素濃度を大気の酸素濃度に近付けると共に排気圧を大気圧に近付けるように制御する強制大気状態制御手段を備え、
前記強制大気状態制御手段は、吸入空気量を強制的に増加させることで、前記排気通路への新気導入量を強制的に増加させることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 内燃機関の吸気バルブ及び／又は排気バルブの開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング調整手段を備え、
前記強制大気状態制御手段は、前記バルブタイミング調整手段により前記吸気バルブと前記排気バルブのバルブオーバーラップ量を強制的に増加させることで、前記排気通路への新気導入量を強制的に増加させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。 - 内燃機関の排気通路を流れる排出ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を備え、排気通路内の前記酸素濃度検出手段周辺の雰囲気状態がほぼ大気状態になっている期間に前記酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を校正するための大気学習を実施するようにした内燃機関の制御装置において、
前記大気学習を実施するに際して強制的に前記排気通路内の酸素濃度を大気の酸素濃度に近付けると共に排気圧を大気圧に近付けるように制御する強制大気状態制御手段を備え、
内燃機関の吸気バルブ及び／又は排気バルブの開閉タイミングを可変する可変バルブタイミング調整手段を備え、
前記強制大気状態制御手段は、前記バルブタイミング調整手段により前記吸気バルブと前記排気バルブのバルブオーバーラップ量を強制的に増加させることで、前記排気通路への新気導入量を強制的に増加させることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 内燃機関の排気通路を流れる排出ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を備え、所定時期に前記酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を校正するための大気学習を実施するようにした内燃機関の制御装置において、
内燃機関の運転状態等に基づいて前記排気通路内の前記酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しくなったと判断したときに前記大気学習を許可する大気学習許可判定手段と、
前記大気学習の許可期間に予め設定した基準となる酸素濃度検出手段の出力特性に基づいて大気学習時の運転状態に対応した基準出力値を求める基準出力値算出手段と、
前記大気学習の許可期間に大気学習時の排気圧又はそれを変化させるパラメータを用いて前記基準出力値を補正して最終基準出力値を求める最終基準出力値算出手段と、
前記大気学習の許可期間に大気学習時の前記酸素濃度検出手段の出力値と前記最終基準出力値とを比較して該酸素濃度検出手段の出力値を補正するための補正係数を学習する補正係数学習手段と、
内燃機関の運転中に前記酸素濃度検出手段の出力値を前記補正係数で補正して排出ガスの酸素濃度を検出する出力値補正手段とを備え、
前記大気学習許可判定手段は、燃料カット期間中に、機関回転速度、車速、変速ギア位置のうちの少なくとも１つが所定の条件を満たし、且つ燃料カット開始から所定のディレー時間が経過した後に、前記大気学習を許可することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記大気学習許可判定手段は、前記ディレー時間を機関回転速度、車速、変速ギア位置のうちの少なくとも１つに応じて設定することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
- 前記基準となる酸素濃度検出手段として、製造ばらつきの中心の特性を有する標準的な酸素濃度検出手段を用い、予め、この標準的な酸素濃度検出手段を、製造ばらつきの中心の特性を有する標準的な排気浄化手段を設けた排気通路に設置して、該排気浄化手段の目詰り等による圧力損失増加の無い状態で且つ該排気通路内を標準大気圧状態にして測定した標準的な酸素濃度検出手段の出力特性を記憶する記憶手段を設け、
前記基準出力値算出手段は、前記記憶手段に記憶されている前記出力特性を用いて前記基準出力値を求めることを特徴とする請求項６又は７に記載の内燃機関の制御装置。 - 内燃機関の排気通路を流れる排出ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を備え、所定時期に前記酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を校正するための大気学習を実施するようにした内燃機関の制御装置において、
内燃機関の運転状態等に基づいて前記排気通路内の前記酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しくなったと判断したときに前記大気学習を許可する大気学習許可判定手段と、
前記大気学習の許可期間に予め設定した基準となる酸素濃度検出手段の出力特性に基づいて大気学習時の運転状態に対応した基準出力値を求める基準出力値算出手段と、
前記大気学習の許可期間に大気学習時の排気圧又はそれを変化させるパラメータを用いて前記基準出力値を補正して最終基準出力値を求める最終基準出力値算出手段と、
前記大気学習の許可期間に大気学習時の前記酸素濃度検出手段の出力値と前記最終基準出力値とを比較して該酸素濃度検出手段の出力値を補正するための補正係数を学習する補正係数学習手段と、
内燃機関の運転中に前記酸素濃度検出手段の出力値を前記補正係数で補正して排出ガスの酸素濃度を検出する出力値補正手段とを備え、
前記基準となる酸素濃度検出手段として、製造ばらつきの中心の特性を有する標準的な酸素濃度検出手段を用い、予め、この標準的な酸素濃度検出手段を、製造ばらつきの中心の特性を有する標準的な排気浄化手段を設けた排気通路に設置して、該排気浄化手段の目詰り等による圧力損失増加の無い状態で且つ該排気通路内を標準大気圧状態にして測定した標準的な酸素濃度検出手段の出力特性を記憶する記憶手段を設け、
前記基準出力値算出手段は、前記記憶手段に記憶されている前記出力特性を用いて前記基準出力値を求めることを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記最終基準出力値算出手段は、前記排気圧を変化させるパラメータとして、大気学習時の大気圧及び／又は前記排気通路に設けられた排気浄化手段の圧力損失を用いて前記基準出力値を補正することを特徴とする請求項６乃至９のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
- 内燃機関の排気通路を流れる排出ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を備え、所定時期に前記酸素濃度検出手段の出力値と酸素濃度との関係を校正するための大気学習を実施するようにした内燃機関の制御装置において、
内燃機関の運転状態等に基づいて前記排気通路内の前記酸素濃度検出手段周辺の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しくなったと判断したときに前記大気学習を許可する大気学習許可判定手段と、
前記大気学習の許可期間に予め設定した基準となる酸素濃度検出手段の出力特性に基づいて大気学習時の運転状態に対応した基準出力値を求める基準出力値算出手段と、
前記大気学習の許可期間に大気学習時の排気圧又はそれを変化させるパラメータを用いて前記基準出力値を補正して最終基準出力値を求める最終基準出力値算出手段と、
前記大気学習の許可期間に大気学習時の前記酸素濃度検出手段の出力値と前記最終基準出力値とを比較して該酸素濃度検出手段の出力値を補正するための補正係数を学習する補正係数学習手段と、
内燃機関の運転中に前記酸素濃度検出手段の出力値を前記補正係数で補正して排出ガスの酸素濃度を検出する出力値補正手段とを備え、
前記最終基準出力値算出手段は、前記排気圧を変化させるパラメータとして、大気学習時の大気圧及び／又は前記排気通路に設けられた排気浄化手段の圧力損失を用いて前記基準出力値を補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 前記最終基準出力値算出手段は、大気学習時の大気圧と標準大気圧とのずれによる排気圧変化分に相当する前記酸素濃度検出手段の出力値変化分及び／又は前記排気浄化手段の目詰り等による圧力損失増加によって生じる排気圧上昇分に相当する前記酸素濃度検出手段の出力値変化分を算出し、該出力値変化分によって前記基準出力値を補正して前記最終基準出力値を求めることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の内燃機関の制御装置。
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